【正文】 經(jīng)減速傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)帶動抽油桿及抽油泵柱塞作上下往復(fù)移動，從而實(shí)現(xiàn)將原油從井下舉升到地面的目的。常用的有桿抽油設(shè)備主要由三部分組成: 一是地面驅(qū)動設(shè)備即抽油機(jī):二是井下的抽油泵，它懸掛 在油井油管的下端:三是抽油桿，它將地面設(shè)備的運(yùn)動和動力傳遞給井下抽油泵。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，修改設(shè)計(jì)。總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備。熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及相關(guān)資料。掌握一般的機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和步驟。任務(wù)書第 1 章概述 ........................................................1 抽油機(jī)的特點(diǎn) ...............................................1 抽油機(jī)分類.................................................1 抽油機(jī)的發(fā)展趨勢........................................... 2第 2 章常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動方案設(shè)計(jì) ............................ . . . . 3 抽油機(jī)系統(tǒng)的組成............................................. 3.............................................. 3(運(yùn)動)簡圖.......錄................................4第 3 章曲柄搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................ 43. 1 設(shè)計(jì)參數(shù)分析與確定.......................................... 4 按 K 設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ........................................ 5 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析....................................63. 4 結(jié)論和機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖..........................錯誤! 未定義書簽。 第 4 章常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動系統(tǒng)運(yùn)動和動力參數(shù)分析計(jì)算 .............. 8 傳動比分配和電動機(jī)選擇...................................... 84. 2 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 ...............................................104. 3 各軸扭矩計(jì)算................................................10................................................10第 5 章齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 .........................................11 高速級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................11 低速級齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................125. 3 結(jié)論及運(yùn)動簡圖.............................................. 14第 6 章帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................. 14 帶鏈傳動的方案比較 ......................................... 14 帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................................15 結(jié)論及運(yùn)動簡圖..............................................16第 7章軸系部件設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................................16 各軸初算軸徑 ...............................................16 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................17............................................18.......................................... 22第 8 章連接件的選擇和計(jì)算 ......................................... 268. 1 齒輪連接平鍵的選擇與計(jì)算................................... 26 帶輪連接平鍵的選擇與計(jì)算 ................................... 27 螺紋連接件的選擇............................................ 28 第 9 章設(shè)計(jì)結(jié)論匯總 ............................................... 29 總結(jié) .............................................................. 31 參考書目 .......................................................31大學(xué)工程訓(xùn)練任務(wù)書課程 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)題目 常規(guī)游梁式抽油機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè) 姓名 學(xué)號 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等一、設(shè)計(jì)的目的綜合利用所學(xué)的知識，培養(yǎng)解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。掌握基本機(jī)構(gòu)一般的設(shè)計(jì)方法和步驟。培養(yǎng)獨(dú)立解決問題的能力。 總體方案設(shè)計(jì)。 零部件設(shè)計(jì):聯(lián)系廠家，生產(chǎn)樣機(jī)，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。編寫設(shè)計(jì)說 明書和使用說明書 鑒定三、課程設(shè)計(jì)題目功能 抽油機(jī)是將原油從井下舉升到地面的主要采油設(shè)備之一。 三部分之間的相互位置關(guān)系如圖 1 所示。懸點(diǎn)載荷 P、抽油桿沖程 S 和沖次 n 是抽油機(jī)工作的三個重要參數(shù)。假設(shè)懸點(diǎn)載荷P 的靜力示功圖如圖 2 所示。在柱塞下沖程過程中，原油己釋放，此時作用于懸點(diǎn)的載荷為島，它就 等于抽油桿和柱塞自身的重量。兩種油 井工況…….………、 抽油機(jī)油票 P(kN)P1P2S( m )圖 l 抽油機(jī)系統(tǒng)示意圖 圖 2 靜力示功圖 分別為:工況 1: 抽油桿上沖程的時間為 8T/15，下沖程的時間為 7T/15。 兩種工況下抽油機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表 1所示。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，采用優(yōu)化算法進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))的 運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)，優(yōu)化目標(biāo)為抽油桿上沖程懸點(diǎn)加速度為最小，并應(yīng)使執(zhí)行系統(tǒng)具有較好 的傳力性能。選擇電動機(jī)型號，分配減速傳動系統(tǒng)中各級傳動的傳動比，并進(jìn)行傳動 機(jī)構(gòu)的工作能力設(shè)計(jì)計(jì)算。編寫研究報告一份。2) 原始數(shù)據(jù)及計(jì)算。4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟或分析計(jì)算過程。6)對所 設(shè)計(jì)的結(jié)果分析討論。六、參考資料《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》高等教育出版社楊可根程光蘊(yùn)主編(第五版) 1999《機(jī)械原理》高等教育出版社 孫桓等主編 〈第七版) 2006《機(jī)械設(shè)計(jì)》 高等教育出版社旗良貴主編 〈第七版) 2006《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社，王淑仁主編 2006《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》華中科技大學(xué)出版社，唐增寶等主編(第二版)1998其它機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)書籍和有關(guān)機(jī)械方案設(shè)計(jì)手冊完成期限 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 年月日第一章概述 抽油機(jī)的特點(diǎn)抽油機(jī)是將石油從地下開采到地上的采油設(shè)備，俗稱 磕頭機(jī)，它的產(chǎn)生和使 用由來已久，己有百年歷史。常規(guī)游梁式抽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、可靠性高、耐久性好、 維修方便、適應(yīng)現(xiàn)場工況等優(yōu)點(diǎn)，在采油機(jī)械中占有舉足輕重的地位，在今后相當(dāng)長 的一段時間內(nèi)仍是油田首選的采油設(shè)備。 抽油機(jī)分類隨著油田的發(fā)展，有桿抽油技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，尤其是近十幾年來，科學(xué) 工作者不斷的開展對新型節(jié)能抽油機(jī)的研究，在理論和實(shí)踐上均取得了很大的進(jìn)展。目前在用的有桿式抽油機(jī)主要分為以下幾類:保持游梁和曲柄主體結(jié)構(gòu)的抽油機(jī)(第 1代抽油機(jī))。抽油、作業(yè)、側(cè)試一體化，一次投資少等特點(diǎn)的多功能無游梁抽油機(jī)(第 3 代抽油機(jī))。其中變型抽油機(jī)是在對常規(guī)游梁機(jī)不同零部件、平衡方式和傳動方式進(jìn)行改造 的基礎(chǔ)上分為變驢頭、變曲柄、變平衡、變傳動和變游梁五種類型。高架曲柄型抽油機(jī)(包括天輪式抽油機(jī)、漸開線異形抽油機(jī) 和曲柄連桿型無游梁式抽油機(jī))。機(jī)械換向型抽油機(jī)(包括直線往復(fù)式抽油機(jī)、鏈?zhǔn)揭簤撼橛蜋C(jī)、液缸型液壓抽油機(jī)和鏈條抽油機(jī))主要特點(diǎn) 是通過變向減速器，或者液壓換向閥，或者機(jī)械換向裝置，實(shí)現(xiàn)抽油桿柱的上下往復(fù) 運(yùn)動。其中，單曲柄型抽油機(jī)(包括井 U式抽汕機(jī)和單柄柔性倍程抽油機(jī))的主要特點(diǎn)是 采用單曲柄機(jī)構(gòu)傳動具有抽油、作業(yè)、測試一體化等多功能。1)朝著大型化方向發(fā)展隨著世界油氣資源的不斷開發(fā)，開采油層深度逐年增加，石油含水量也不斷增加， 采用大泵提液采油工藝和開采稠油等都要求使用大型抽油機(jī)。隨著生產(chǎn)的需要，將來還會有更大載荷的抽油機(jī)出現(xiàn)。3) 朝著高適應(yīng)性方向發(fā)展 抽油機(jī)應(yīng)具備較高的適應(yīng)性，以便拓寬其使用范圍，例如適應(yīng)各種自然地理和地質(zhì)構(gòu)造條件抽油的需要:適應(yīng)各種成分石油抽汲的需要:適應(yīng)各種類型油井抽汲的需 要。適應(yīng)無電源和間歇 抽汲的需要:適應(yīng)優(yōu)化抽油的需要等。5 ) 朝著自動化和智能化方向發(fā)展 目前，我國生產(chǎn)抽油機(jī)的廠家有十幾家，產(chǎn)品主要是以游梁式抽油機(jī)為主，其研制和開發(fā)的各種節(jié)能型游梁式抽油機(jī)，如偏置式節(jié)能抽油機(jī)、雙驢頭異型抽油機(jī)、偏 輪式高效節(jié)能抽油機(jī)、漸開線抽油機(jī)均以在全國各油田得到了一定的推廣應(yīng)用，并取 得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 2) 雙驢 頭異型抽油機(jī)，一般可節(jié)電 30%以上。 4) 漸開線抽油機(jī)，一般可節(jié)電 20%30%。 在長期的油田使用中，人們普遍認(rèn)為常規(guī)游梁式抽油機(jī)既有它的優(yōu)勢，也有能耗高的缺點(diǎn)。這兩大抽油機(jī)都己在油田上被廣泛采用。常用的有桿抽油設(shè)備主 要由三部分組成:一是地面驅(qū)動設(shè)備即抽油機(jī)。三部分之間 的相互位置關(guān)系如圖 3 所示。 抽油機(jī)工作原理游梁抽油機(jī)的工作原理是由交流電動機(jī)恒速運(yùn)轉(zhuǎn)拖動抽油泵，沿著重力作用方向 進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，從而把原油從數(shù)百至數(shù)千米的井下抽到地面。該負(fù)載又是周期負(fù)載，上升、下降行程負(fù)載性質(zhì)亦不同，下降時 尚帶有位勢負(fù)載性質(zhì)。工作分為兩個沖程，抽油機(jī)上沖程時，驢頭懸點(diǎn)需要作出很大的功，這 時電動機(jī)處于驅(qū)動狀態(tài)。抽油機(jī)未平衡肘，上，下沖程的負(fù)載極度不均勻，這樣將 嚴(yán)重地影響抽油機(jī)的連桿機(jī)構(gòu)、減速箱和電動機(jī)的效率和壽命，惡化抽油機(jī)的工作條 件，增加它的斷裂可能性。這樣一來，在懸點(diǎn)下沖程時，要把平衡重從低處抬到高處，增 加平衡配重的位能。在上沖程時，平衡重由高處下落，把下沖程時儲存的位能釋放出來，幫助電動機(jī)提升抽油桿和液柱，減少了電動機(jī)在上沖程時所需給出的能量。懸點(diǎn)載荷 P、抽油桿沖程 S 和沖次 n 是抽油機(jī)工作的三個重要參數(shù)，其中:(1) 懸點(diǎn)指執(zhí)行系統(tǒng)與抽油桿的聯(lián)結(jié)點(diǎn):( 2) 懸點(diǎn)載荷 P (kN)指抽油機(jī)工作過程中作用于懸點(diǎn)的載荷:(3) 抽油桿沖程 S (m) 指抽油桿上下往復(fù)運(yùn)動的最大位移: ( 4 ) 沖次 n (次/min) 指單位時間內(nèi)柱塞往復(fù)運(yùn)動的次數(shù)。/39。(1) 極位夾角θ=(/)) _ 伊 2 = 12( 2) 行程要求經(jīng)查閱資料可知，通常取 e/c=S=eψ =(3)最小傳動角要求Y 而n 二 40 。0(2) 連接 Cj 和 C2，做 CjM 垂直于 C} C2.2(3) 作 ζ C )CN=90_ θ ，C}N與 CjM 交于點(diǎn)P，可見ζ C )PC 2 =θ( 4) )C2 的外接圓，在此圓周上任取一點(diǎn) A 作為曲柄的固定餃鏈中心連接 A